专利名称：一种通过蚀刻形成半导体结构中的通孔的方法
技术领域：
本发明设计一种半导体器件的制备过程，特别是涉及一种通过蚀刻形成半导体结
构中的通孔的方法。
背景技术：
在半导体装置的制备过程中，随着集成电路集成度的提高，要求线宽越来越细， 从 25咖，.18um甚至到.13um以下。现有技术通常如图1所示，在基板(Oxide)上形成一 层底部抗反射膜(BARC)，再在其上形成光阻层(PR)。使用PR作为蚀刻的阻挡层，采用黄 光对半导体器件进行曝光显影，再按照显影的图案对半导体进行蚀刻。由于黄光解析能力 的限制，只能通过调节蚀刻工艺来控制通孔(Via)的特征尺寸(Critical Dimension,CD)， 但由于光阻本身的特性并且调节蚀刻工艺比较困难，因此通常Via的特征尺寸不能做的很 小，难以达到集成电路中电路互连用的Via越来越小的要求。
发明内容
本发明的目的是提供使得半导体结构中的通孔较小的方法。 为实现上述目的，本发明提供一种通过蚀刻形成半导体结构中的通孔的方法，包 括以下步骤 提供一个基板，并在该基板上沉积一层金属层，再沉积一层氧化物层，在该氧化物 上方再沉积一层底层抗反射膜，在底层抗反射膜上方再沉积一层光阻物质；
先用曝光蚀刻部分光阻物质，得到临界尺寸； 对上述氧化物层进行蚀刻，将未蚀刻的部分光阻物质作为阻挡层，蚀刻去除已蚀 刻部分光阻物质后暴露的底层抗反射层和氧化物； 清洗去除光阻层和底层抗反射层，同时将残留的氧化物层作为金属蚀刻的阻挡 层，对金属层进行蚀刻至基板； 清洗后暴露的氧化层和蚀刻出的沟槽表面生长TiN ;
蚀刻去除氧化物层和沟槽底部生长出的TiN ;
以残留的氧化层和金属层为阻挡层进行蚀刻。 根据所需关键尺寸的大小决定氮化物的厚度，再通过反应的时间控制形成的氮化 物的膜厚。 本发明的有益效果在于，通过调节间隙壁的厚度，可以形成更小的特征尺寸的通 孔，并且可以改善通孔的轮廓。
图1为公知的通孔的制造过程。 图2为本发明一较佳实施例的通孔制造过程后的晶片剖视图。
图3为本发明一较佳实施例的曝光显影步骤后的晶片剖视图。
图4为本发明一较佳实施例的蚀刻步骤后的晶片剖视图。
图5为本发明一较佳实施例的剥离步骤后的晶片剖视图。 图6为本发明一较佳实施例的在氧化物层及特征内壁上再生长掩膜步骤后的晶 片剖视图。 图7为本发明一较佳实施例的再蚀刻步骤后的晶片剖视图。
图8为本发明一较佳实施例的最终制成通孔的晶片剖视图。
具体实施例方式
以下结合附图，对本发明的通孔蚀刻方法进行详细说明。 首先如图2所示，提供一个基板1，并在基板1表面形成一层金属层2，在本实施例 中该金属层2的材料例如为氮化钛(TiN)，在金属层2的表面形成氧化物TE0S层3，在本实 施例中该氧化物层3为二氧化硅，再在氧化物层3的表面形成底层抗反射膜(BARC)层4，最 后在底层抗反射膜层4表面形成光阻(PR)层5。 如图3所示，然后，先黄光显影得到显影后的线宽，将没有被显影去除的地方作为 底层抗反射膜和氧化物层蚀刻的阻挡层；对BARC层4和氧化物层3进行蚀刻，直至露出金 属层2，如图4所示。再采用等离子体清洗法进行清洗并去除溶剂，将PR层5和BARC层4 剥离，在清洗过程中，残留的氧化层作为蚀刻金属层的阻挡层，暴露的金属层2也被浸蚀直 至露出基板1形成如图5所示。接下来采用CVD方法在TE0S层3表面、沟槽底面及沟槽侧 壁上生长一层金属层6，该金属层的材料与金属层2相同，例如都是TiN，采用TiN层的原因 是由于TiN层的蚀刻选择比高，蚀刻后与其他材料的侧壁接触面好，并且TiN具有低反射率 和很好的粘结特性，当然，也可以选择其他氮化物，例如TaN等。如图6所示。其中，根据所 需关键尺寸(CD)的大小决定TiN的厚度，再通过反应的时间控制形成的TiN层的膜厚。生 长完TiN后，再将氧化层表面及沟槽底面的TiN蚀刻去除掉，形成如图7所示，在沟槽侧壁 形成一层TiN阻隔侧壁8，以调节通孔的关键尺寸。其中，根据需要选择不同的CD，而针对 不同的CD，侧壁的厚度也不同。如果制程要求CD为0. 14ii m，而黄光曝光仅为0. m，则将 侧壁TiN的厚度定位0. 03 ii m，以满足需要。并且此时选择的蚀刻方法为各向异性蚀刻，由 于水平表面与侧壁的蚀刻速率不同，当该TE0S表面与沟槽底部的TiN被蚀刻掉后，沟槽侧 壁会形成TiN阻隔侧壁8。最终以氧化物层和阻挡层作为蚀刻的阻挡层进行蚀刻，并通过在 本实施例中，上述氧化物层和阻挡层即为二氧化硅和TiN作为阻挡层进行蚀刻，得到如图8 所示的制程上所需的CD和轮廓。 也就是说，本发明是在现有技术的基础上进一步作了改进，如图6所示的步骤在 第一次蚀刻之后，再进行一次TiN的生长，然后再进行第二次蚀刻。这样可以在蚀刻过程中 在沟槽侧壁形成TiN，可以起到保护金属侧壁的作用，并且如果聚合物有残留，还可以再后 续制程中通过溶剂去除的方式去除聚合物的残留。如图7所示，通过这种方法可以很好的 控制金属蚀刻的临界尺寸和轮廓。 在其他实施例中，上述氧化物可以是二氧化硅之外的其他氧化物，也可采用上述 方法达到上述效果。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱 离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换的，均应涵盖在本发明的权利要求的保护范围当中,
权利要求
一种通过蚀刻形成半导体结构中的通孔的方法，其特征在于包括以下步骤提供一个基板，并在该基板上沉积一层金属层，再沉积一层氧化物层，在该氧化物上方再沉积一层底层抗反射膜，在底层抗反射膜上方再沉积一层光阻物质；先用黄光曝光蚀刻部分光阻物质，得到临界尺寸；对上述氧化物层进行蚀刻，将未蚀刻的部分光阻物质作为阻挡层，蚀刻去除已蚀刻部分光阻物质后暴露的底层抗反射膜和氧化物；清洗去除光阻层和底层抗反射层，同时将残留的氧化物层作为金属蚀刻的阻挡层，对金属层进行蚀刻至基板；清洗后暴露的氧化层和蚀刻出的沟槽表面生长氮化物；蚀刻去除氧化物层和沟槽底部生长出的氮化物，保留沟槽侧壁生长出的氮化物；以残留的氧化层和金属层为阻挡层进行蚀刻，形成通孔结构。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于上述生成的氮化物在蚀刻过程中用以保护 金属侧壁。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于上述氮化物是TiN或TaN。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于上述氧化物是二氧化硅。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括蚀刻金属层后，去除剩余的光阻物 质的步骤。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于根据所需关键尺寸的大小决定氮化物的厚 度，再通过反应的时间控制形成的氮化物的膜厚。
全文摘要
本发明涉及一种金属和氧化物蚀刻方法，该方法包含如下步骤提供一个基板，并在该基板上沉积一层金属层，再沉积一层氧化物层，在氧化物上方沉积一层底层抗反射膜，在底层抗反射膜上方再沉积一层光阻物质；先用曝光蚀刻部分光阻物质，得到临界尺寸；对氧化物层进行蚀刻，将未蚀刻的部分光阻物质作为阻挡层，蚀刻去除已蚀刻部分光阻物质后暴露的底层抗反射层和氧化物；清洗去除光阻层和底层抗反射层，同时将残留的氧化物层作为阻挡层对金属层进行蚀刻至基板；清洗后暴露的氧化层和蚀刻出的沟槽表面生长TiN；蚀刻去除氧化物层和沟槽底部生长出的TiN；以残留的氧化层和金属层为阻挡层进行蚀刻。这样可以在蚀刻过程很好的控制金属蚀刻的临界尺寸和轮廓。本发明还涉及了一种通过蚀刻形成半导体结构中的通孔的方法。
文档编号H01L21/768GK101794729SQ20091000564
公开日2010年8月4日 申请日期2009年2月2日 优先权日2009年2月2日
发明者余旭浒, 曾令旭, 李秋德 申请人:和舰科技(苏州)有限公司